אירידיום (Ir): תכונות, השגה, יישומים

O אירידיום זוהי מתכת השייכת לקבוצה 9 של טבלה מחזורית. למרות זאת, היא מקושרת יותר למתכות המכונות קבוצת פלטינה, הכוללות, בנוסף לעצמה, את המתכות פלטינה, אוסמיום, רותניום, רודיום ופלדיום. אירידיום ידוע בעמידותו הרבה בפני קורוזיה, בצפיפות גבוהה ובנוכחות נמוכה בקרום כדור הארץ.

מדובר במתכת שזכתה להערכה רבה בשנים האחרונות, בהיותה יקרה יותר מזהב, כולל. נקודת ההיתוך הגבוהה שלו ועמידות טובה בפני קורוזיה הופכים אותו לגורם חשוב בייצור סגסוגות, כמו גם ברכיבי מנוע מטוסים. הוא התגלה בשנת 1803 על ידי סמיתסון טננט, יחד עם אוסמיום.

קראו גם:קובלט - מתכת נוספת השייכת לקבוצה 9 של הטבלה המחזורית

סיכום אירידיום

• אירידיום, סמל Ir ומספר אטומי 77, זה מתכת קשה, שביר, עמיד מאוד בפני קורוזיה, נקודות התכה ורתיחה גבוהות, בנוסף לתגובתיות נמוכה.

• זוהי מתכת בעלת נוכחות נמוכה בקרום כדור הארץ ובעלת צפיפות גבוהה.

• הוא קיים יותר באסטרואידים מאשר בכוכב הלכת שלנו.

• ידוע שאירידיום היה אחד המרכיבים של האסטרואיד שכיבה את הדינוזאורים.

• הוא שייך לקבוצה המכונה מתכות מקבוצת פלטינה, יחד עם רודיום, אוסמיום, רותניום, פלדיום ופלטינה.

• הוא מתרחש בשיתוף עם מתכות אחרות מקבוצת פלטינה, אך מתקבל גם כתוצר לוואי של ייצור ניקל.

• הוא משמש לייצור חלקי מנוע, מצתים, זרזים, בין היתר.

• הוא מוערך, עם מחיר גבוה מזהב.

• הוא התגלה בשנת 1803 על ידי סמיתסון טנאט.

תכונות אירידיום

• סֵמֶל: ללכת.

• מספר אטומי: 77.

• מסה אטומית: 192.217 א.ו.א.

• אלקטרוני שליליות: 2,2.

• נקודת היתוך: 2446 מעלות צלזיוס.

• נקודת רתיחה: 4428 מעלות צלזיוס.

• צְפִיפוּת: 22.562 גרם ס"מ^-3 (20 מעלות צלזיוס).

• תצורה אלקטרונית: [Xe] 6s² 4ו¹⁴ 5ד⁷.

• סדרה כימית: מתכות, קבוצה 9, מתכות מקבוצת פלטינה, יסודות מעבר.

מאפייני אירידיום

 אירידיום בצורתו המתכתית.

אירידיום הוא א מתכת כסף, אך עם גוון מעט צהבהב. É די קשה ושביר, קשה מאוד לעצב או לעבוד איתו. זהו היסוד השני בצפיפותו בטבלה המחזורית, שני רק לאוסמיום (Os), שיש לו כמה מאות יותר צפיפות. É השייכים לקבוצה המכונה מתכות מקבוצת פלטינה (PGM), יחד עם פלטינה (Pt), פלדיום (Pd), רודיום (Rd), אוסמיום (Os) ורותניום (Ru).

מה שמושך תשומת לב בהתנהגות הכימית של אירידיום הוא התגובתיות הנמוכה שלו, הנחשבת ל המתכת הכי עמידה בפני קורוזיה הידועה. התגובה שלו עם גז חמצן והלוגנים מתרחשת רק בטמפרטורות גבוהות, והוא אפילו עמיד בפני אקווה רג'יה, תערובת של חומצות חנקתיות וחומצות הידרוכלוריות מרוכזות. רק בבסיסים ובכמה מלחים מותכים ניתן להמיס אותו.

למרות שמצבי החמצון +3 ו-+4 הם הנפוצים ביותר עבור אירידיום, המחקר הצליח לבודד את התרכובת [IrO₄]⁺, שבו המתכת מגיעה למספר החמצון +9, ה יסוד עם הטווח הרחב ביותר האפשרי של מצבי חמצון (מ-3 עד +9).

היכן ניתן למצוא אירידיום?

דגימה של אירידוסמין, אחת מהעפרות עם הריכוז הגבוה ביותר של אירידיום.

אירידיום הוא א מתכת נדירה בקרום כדור הארץ, והשפע שלו קטן פי 40 מזה של הזהב. על פי החשד, בשל זיקתו הרבה לברזל (תכונה המכונה סידרופיליה), הוא הושקע בשכבות עמוקות יותר של כדור הארץ במהלך היווצרותו.

הוא אלמנט עם זאת, נוכח מאוד באסטרואידים. באופן לא ייאמן, אירידיום קשור לאחת האסונות הגדולים ביותר בהיסטוריה של הפלנטה שלנו, שהתרחשה לפני כ-65 מיליון שנה, הכחדת קרטיקון-פלאוגן (K-Pg), אחראי לאובדן של כ-70% ממינים של צמחים ובעלי חיים על הפלנטה שלנו, כולל דינוזאורים שלא עַף.

הסמן הגיאולוגי של K-Pg מכיל שכבה דקה עם ריכוז גבוה מאוד של אירידיום, גבוה בהרבה מריכוזי הקרום. זו הייתה אינדיקציה חזקה שלואיס אלוורז וקבוצת החוקרים שלו הצביעו עליה כדי לטעון שהדינוזאורים היו נכחדים בגלל אסטרואיד.

אגב, מובן שחלק גדול מהאירידיום הקיים היום על הפלנטה שלנו מגיע מהאסטרואיד הזה. מבחינת עפרות, אירידיום מתרחש בכל עפרות הפלטינה. עם זאת, זה עפרות אוסמירידיום ו אירידוסמין כי, הקשורים מתכת אוסמיום, לאירידיום יש ריכוז מסה גבוה יותר (עד 80%).

השגת אירידיום

השגת אירידיום דומה לזו של מתכות אחרות בקבוצת הפלטינה, שכן מתכות אלו מתרחשות יחד ויש להפריד אותן. הדרך העיקרית היא על ידי חילוץ ממס ולכן שימוש בשרף חילופי יונים. אפשר גם להשיג אירידיום כמו תוצר לוואי של ייצור ניקל (Ni).

היצרנים העיקריים של אירידיום הם רוסיה ודרום אפריקה. במדינה האפריקאית, אגב, יש את אחת ממאגרי הטבע הגדולים ביותר של מתכות מקבוצת פלטינה, הודות לקומפלקס ה-Bushveld Igneous Complex, שמאגרי האירידיום שלו הם בסביבות 280 טון.

יישומי אירידיום

אירידיום, בשל עמידותו הרבה בפני קורוזיה, כבר היה בשימוש ייצור סרגל מטר סטנדרטי, המורכב מ-90% פלטינה ו-10% אירידיום, הוחלף ב-1960 בקו הספקטרלי של איזוטופ קריפטון 86 (Kr).

זוהי מתכת שניתן להשתמש בה ייצור סגסוגות מתכת, כמו בסגסוגת IrOs, מיושמת בייצור קצות עט. בנוסף לעמידות בפני קורוזיה, Ir ידוע בעמידות התרמית שלו, ולכן הוא משמש גם ב ייצור רכיבי מנועי רכב ומצתים, אשר - למרות היותם יקרים יותר - מוכרים בעמידות ואיכות רבה יותר.

מצתים יכולים להיות עשויים מאירידיום.

עם זאת, בשנים האחרונות, אירידיום צבר ערך רב יותר. בשנת 2021, מחירו הגיע ל-6,000 דולר מדהימים לאונקיה (כ-28 גרם). בנוסף למחסור באספקתו, אירידיום הוא מועמד לייצור מימן.

יש לו שימוש רב כמו זרז בתהליכי הידרוגנציה בתעשייה הכימית. עדיין מנצל את הפרופיל הקטליטי שלו, אירידיום (כמו מתכות אחרות מקבוצת פלטינה) משמש זרזים לרכב.

ראה גם: טיטניום - מתכת נוספת הידועה בעמידותה הרבה בפני קורוזיה

היסטוריה של אירידיום

האירידיום הוא התגלה יחד עם אוסמיום בשנת 1803 על ידי הכימאי הבריטי סמיתסון טננט.יליד שנת 1761. טננט למד רפואה, אך לאחר סיום לימודיו החליט להתמסר ללימודי כימיה כשהבין שבשל מזגו הוא לא יתאים לעיסוק ברפואה.

בגיל 23, למרות שלא פרסמו מאמרים מדעיים כלשהם, הבריטים נבחרו כשותפים של החברה המלכותית. למרות זאת, למרות מעט פרסומים מדעיים לאחר מכן, טננט הותיר תרומות משמעותיות, כמו המחקר שהסיק שיהלום עשוי מיהלום בלבד.

במקרה של אירידיום (ומכאן אוסמיום), Tennant את הגילוי שלו עשה באמצעות זיהומים שחורים בלתי מסיסים של עפרות פלטינה שטופלו בהן אקווה רג'יה. הוא טיפל בהם בסודה קאוסטית (NaOH) לפני שביצע מיצוי עם חומצה הידרוכלורית (HCl), אשר חזר על עצמו מספר פעמים.

מזה הוא השיג גבישים אדומים, כנראה Na₂[IrCl₆].נח₂O, אשר, כאשר מחומם, נתן אבקה לבנה. טננט העיר כי אבקה כזו אינה מסוגלת להימס בכל רמת חום שהוא יכול להחיל.

היסוד נקרא אירידיום לכבודה של איריס, שליח האלים היווני והאנשה של קשת בענן במיתולוגיה, בגלל מגוון הצבעים למתכת יכולה להיות בתמיסות חומצה הידרוכלורי.

מאת סטפנו אראוחו נובאיס
מורה לכימיה